Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu ổn định chuyển động khi làm việc của liên hợp máy kéo - xúc lật

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:159

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án "Nghiên cứu ổn định chuyển động khi làm việc của liên hợp máy kéo - xúc lật" là nghiên cứu quá trình tác động học, động lực học liên hợp máy xúc lật khi di chuyển có tải trên đường mấp mô,... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu ổn định chuyển động khi làm việc của liên hợp máy kéo - xúc lật

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM TRỌNG PHƯỚC NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG KHI LÀM VIỆC CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO - XÚC LẬT LU N ÁN TI N Sƾ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2023
H C VI N NỌNG NGHI P VI T NAM PH M TR NG PH C NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG KHI LÀM VIỆC CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO - XÚC LẬT Ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 9 52 01 03 Ng ih ng dẫn: TS. Bùi Việt Đ c PGS.TS. Đặng Tiến Hòa HÀ N I - 2023
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi, các kết qu nghiên c u đ ợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và ch a từng dùng để b o vệ lấy bất kỳ h c v nào. Tôi xin cam đoan rằng m i sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đư đ ợc cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đ ợc chỉ rõ ngu n gốc. ảà Nội, ngày… tháng … năm 2023 Tác gi lu n án Ph m Tr ng Ph c i
LỜI CẢM ƠN Trong suốt th i gian h c tập, nghiên c u và hoàn thành luận án, tôi đư nhận đ ợc sự h ng dẫn, chỉ b o tận tình c a các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, đ ng viên c a b n bè, đ ng nghiệp và gia đình. Nhân d p hoàn thành luận án, cho phép tôi đ ợc bày tỏ lòng kính tr ng và biết ơn sâu sắc t i tập thể Thầy h ng dẫn: TS. Bùi Việt Đ c, PGS.TS Đặng tiến Hòa đư tận tình h ng dẫn, dành nhiều công s c, th i gian và t o điều kiện cho tôi trong suốt quá trình h c tập, nghiên c u và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành t i Ban Giám đốc, Ban Qu n lý đào t o, B môn Đ ng lực, Khoa Cơ - Điện, H c viện Nông nghiệp Việt Nam đư tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình h c tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành c m ơn tập thể lưnh đ o, cán b gi ng viên Tr ng Đ i h c Thành Đô đư giúp đỡ và t o điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành c m ơn gia đình, ng i thân, b n bè, đ ng nghiệp đư t o m i điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về m i mặt, đ ng viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./. Xin trân tr ng c m ơn! Hà Nội, ngày ... tháng … năm 2023 Tác gi lu n án Ph m Tr ng Ph c ii
MỤC LỤC Trang L i cam đoan ..................................................................................................................... i L i c m ơn ........................................................................................................................ ii Mục lục ........................................................................................................................... iii Danh mục chữ viết tắt ...................................................................................................... vi Danh mục các kí hiệu...................................................................................................... vii Danh mục b ng ................................................................................................................. x Danh mục hình ................................................................................................................. xi Trích yếu luận án ........................................................................................................... xiv Thesis abstract................................................................................................................ xvi Phần 1. M đầu ............................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết c a đề tài ....................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên c u ............................................................................................ 3 1.3. Ph m vi nghiên c u ............................................................................................. 3 1.3.1. Ph m vi nghiên c u về n i dung ......................................................................... 3 1.3.2. Ph m vi nghiên c u về không gian ..................................................................... 4 1.3.3. Ph m vi nghiên c u về th i gian ......................................................................... 4 1.4. Những đóng góp m i c a luận án ........................................................................ 4 1.5. Ý nghĩa khoa h c và thực tiễn c a luận án .......................................................... 5 Phần 2. Tổng quan v n đ nghiên c u ......................................................................... 6 2.1. Ho t đ ng c a liên hợp máy xúc lật .................................................................... 6 2.2. Vật liệu bốc xúc và nền đ ng di chuyển c a liên hợp máy ............................... 6 2.3. Tình hình sử dụng liên hợp máy xúc lật trong s n xuất nông – lâm nghiệp ..... 10 2.4. Các nghiên c u trong và ngoài n c về n đ nh chuyển đ ng liên hợp máy .................................................................................................................... 14 2.4.1. Các nghiên c u ngoài n c ............................................................................... 14 2.4.2. Các nghiên c u trong n c ................................................................................ 23 2.5. Kết luận.............................................................................................................. 27 iii
Phần 3. N i dung và ph ơng pháp nghiên c u.......................................................... 29 3.1. Đ a điểm nghiên c u .......................................................................................... 29 3.2. Th i gian nghiên c u ......................................................................................... 29 3.3. Đối t ợng nghiên c u ........................................................................................ 29 3.4. N i dung nghiên c u ......................................................................................... 32 3.5. Ph ơng pháp nghiên c u ................................................................................... 32 3.6. Kết luận.............................................................................................................. 34 Phần 4. K t qu nghiên c u và th o lu n .................................................................. 36 4.1. Phân tích kết cấu và lựa ch n mô hình nghiên c u ........................................... 36 4.2. Xây dựng mô hình đ ng lực h c liên hợp máy xúc lật trong không gian ......... 40 4.2.1. Mô hình đ ng lực h c máy kéo trong không gian ............................................. 40 4.2.2. Mô hình đ ng lực h c liên hợp máy trong không gian ..................................... 42 4.2.3. Thiết lập hệ ph ơng trình vi phân dao đ ng...................................................... 44 4.2.4. Xác đ nh khối l ợng và t a đ tr ng tâm liên hợp máy .................................... 45 4.2.5. Xác đ nh mô men quán tính c a liên hợp máy .................................................. 45 4.3. Phân tích m t số yếu tố nh h ng đến tính n đ nh chuyển đ ng c a liên hợp máy ............................................................................................................. 50 4.3.1. Kh năng di chuyển c a liên hợp máy............................................................... 50 4.3.2. Tínhh n đ nh chống lật c a liên hợp máy ........................................................ 53 4.3.3. Tính n đ nh h ng chuyển đ ng thẳng c a liên hợp máy xúc lật.................... 55 4.3.4. Kh năng điều khiển chuyển h ng liên hợp máy xúc lật ................................ 57 4.3.5. Xác đ nh t i tr ng pháp tuyến cho phép lái đ ợc bình th ng ......................... 60 4.4. Xây dựng mô hình mô phỏng ............................................................................ 63 4.4.1. Lựa ch n các chỉ tiêu nghiên c u và các yếu tố nh h ng .............................. 63 4.4.2. Lựa ch n hàm kích thích đ ng h c c a mặt đ ng ........................................... 63 4.4.3. Mô hình mô phỏng Matlab-Simulink ................................................................ 67 4.5. Kết qu kh o sát mô hình mô phỏng ................................................................. 69 4.5.1. Mô phỏng các thông số theo miền th i gian...................................................... 69 4.5.2. Kh o sát nh h ng c a m t số yếu tố đến tính n đ nh chuyển đ ng và điều khiển c a liên hợp máy .............................................................................. 73 4.6. Kết qu nghiên c u thực nghiệm ....................................................................... 83 iv
4.6.1. Đối t ợng, ph m vi và mục đích nghiên c u .................................................... 83 4.6.2. Các thí nghiệm và thông số cần đo .................................................................... 84 4.6.3. Thí nghiệm kiểm ch ng mô hình lý thuyết ....................................................... 92 4.7. Kh năng ng dụng và phát triển mô hình ...................................................... 111 4.8. Đề xuất m t số gi i pháp c i thiện kết cấu, quy trình vận hành và khai thác liên hợp máy xúc lật ................................................................................. 112 4.9. Kết luận phần 4 ................................................................................................ 116 Phần 5. K t lu n và ki n ngh .................................................................................... 117 5.1. kết luận ............................................................................................................ 117 5.2. Kiến ngh ......................................................................................................... 118 Danh m c các công trình công b có liên quan đ n lu n án .................................. 119 Tài li u tham kh o ...................................................................................................... 120 Ph l c ....................................................................................................................... 124 v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ch vi t tắt Nghƿa ti ng Vi t LHM Liên hợp máy (máy kéo và b công tác) MCT Máy công tác NCS Nghiên c u sinh TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam SAE Hiệp h i các kỹ s ô tô thế gi i USA Hiệp ch ng quốc Hoa Kỳ 2WD Xe có β bánh ch đ ng (Lo i xe m t cầu ch đ ng) vi
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU KỦ hi u Tên g i Đơn v mk Khối l ợng c a LHM [kg] mC Khối l ợng c a cần nâng [kg] mG Khối l ợng gầu xúc khi có t i [kg] mG0 Khối l ợng gầu xúc không có t i [kg] mVL Khối l ợng vật liệu trong gầu [kg] mDT Khối l ợng c a đối tr ng [kg] M Khối l ợng c a LHM đặt t i tr ng tâm0 [kg] L Chiều dài cơ s c a máy kéo [m] 2d1 Chiều r ng cơ s cầu tr c [m] 2d2 Chiều r ng cơ s cầu sau [m] LC Liều dài cần nâng [m] a To đ tr ng tâm LHM so v i cầu tr c [m] b To đ tr ng tâm LHM so v i cầu sau [m] h Chiều cao t a đ tr ng tâm LHM so v i đất [m] hG Chiều cao t a đ tr ng tâm gầu xúc so v i đất [m] hC Chiều cao t a đ tr ng tâm cần nâng so v i đất [m] hDT Chiều cao t a đ tr ng tâm đối tr ng so v i đất [m] rk Bán kính bánh xe ch đ ng [m] e Kho ng cách từ điểm lắp cần nâng t i tâm bánh xe sau [m] Pf Lực c n lăn bánh xe [kN] Pfn Lực c n lăn cầu tr c [kN] Pfk Lực c n lăn cầu sau [kN] Pzn Ph n lực pháp tuyến tác dụng lên cầu tr c [kN] Pzk Ph n lực pháp tuyến tác dụng lên cầu sau [kN] PzP Ph n lực pháp tuyến tác dụng lên bánh ph i [kN] PzT Ph n lực pháp tuyến tác dụng lên bánh trái [kN] Pz Ph n lực mặt đ ng lên bánh xe [kN] Fz Lực đàn h i c a bánh xe truyền lên LHM [kN] M0 Mô men từ đ ng cơ đến truyền lực chính [Nm] MK Mô men ch đ ng c a máy kéo [Nm] Mk3, Mk4 Mô men ch đ ng bên ph i và bên trái [Nm] Pk3, Pk4 Lực kéo ch đ ng bên ph i và bên trái [kN] VL Khối l ợng riêng c a vật liệu [kg/cm3] vii
C Khối l ợng riêng c a vật liệu chế t o cần nâng [kg/cm3] bn, bk Bề r ng lốp tr c và lốp sau [m] VVL Thể tích khối vật liệu [m3] VG Thể tích gầu xúc [m3] Yn Ph n lực ngang tác dụng lên bánh tr c [kN] Yk Ph n lực ngang tác dụng lên bánh sau [kN] G Tr ng l ợng máy kéo [kN] Gn Tr ng l ợng tác đ ng lên cầu tr c [kN] Mcq Mô men c n quay c a cầu tr c [Nm] Mq Mô men xoay cầu tr c do cơ cấu lái t o ra [Nm] MLai Mô men quay do vô lăng t o ra [Nm] Fq Lực làm quay bánh xe dẫn h ng [kN] FVL Lực tác đ ng lên vô lăng [kN] rVL Bán kính vô lăng [m] Mô men quán tính khối l ợng cầu tr c đối v i trục Jx1 [kg.m2] 01x1 đi qua chốt liên kết Mô men quán tính khối l ợng c a thân LHM đối v i Jx, Jy, Jz [kg.m2] các trục quán tính đi qua tr ng tâm0 Ci Đ c ng c a lốp th i [N/m] ki Hệ số c n gi m chấn c a lốp th i [N.s/m] Góc nâng cần [đ ]  Góc lắc d c c a LHM [đ ]  Góc lắc ngang c a thân LHM [đ ] 1 Góc lắc ngang c a cầu tr c quanh chốt liên kết [đ ] αlim Góc t i h n chống lật [đ ] zi D ch chuyển thẳng đ ng c a các tâm bánh xe th i [m] Đ cao c a mấp mô mặt đ ng t i điểm tiếp xúc v i các hi [m] bánh xe th i z D ch chuyển thẳng đ ng c a tr ng tâmLHM [m] LG, BG, HG Các kích th c (dài, r ng, cao) c a gầu xúc [m] JzG0, JxG0, JyG0 Mô men quán tính khối l ợng vỏ gầu xúc [kg.m2] JzVL, JxVL, JyVL Mô men quán tính khối l ợng c a vật liệu [kg.m2] JzG, JxG, JyG Mô men quán tính khối l ợng c a c gầu xúc [kg.m2] JzDT, JxDT, JyDT Mô men quán tính khối l ợng c a đối tr ng [kg.m2] SC Tiết diện cần nâng [m2] LC, BC Chiều dài, chiều r ng c a cần nâng [m] viii
Kho ng cách từ tr ng tâm0 c a LHM đến các trục quán rxk, ryk [m] tính chính trung tâm c a máy kéo Kho ng cách từ tr ng tâm0 c a LHM đến các trục quán rxC, ryC [m] tính đi qua tr ng tâmc a cần nâng Kho ng cách từ tr ng tâm0 c a LHM đến các trục quán rxG, ryG [m] tính đi qua tr ng tâmc a gầu xúc JxC, JyC Mô men quán tính khối l ợng c a cần nâng [kg.m2] Kho ng cách từ tr ng tâm0 c a LHM đến các trục quán rxDT, ryDT [m] tính đi qua tr ng tâmc a đối tr ng hTP, hTT Chiều cao mấp mô c a bánh xe tr c bên ph i, bên trái [m] hSP, hST Chiều cao mấp mô c a bánh xe sau bên ph i, bên trái [m] h0 Biên đ mấp mô mặt đ ng [m] S B c sóng mấp mô mặt đ ng [m] h0T, h0P Biên đ mấp mô mặt đ ng bánh bên trái và bên ph i [m] ST, SP B c sóng mấp mô mặt đ ng bánh bên trái và bên ph i [m] V Vận tốc LHM [m/s] P Lực bám c a bánh xe [kN]  Hệ số bám c a bánh xe iT Tỷ số truyền c a hệ thống truyền lực m Hiệu suất c a hệ thống truyền lực x Hệ số bám d c k Hệ số bám c a bánh xe ch đ ng kQ Hệ số n p đầy (m c t i) c a gầu xúc δ Đ tr ợt c a bánh xe ch đ ng k Hiệu suất kéo c a LHM f Hệ số c n lăn c a máy kéo  Hệ số c n quay vòng c a máy kéo ivit Tỷ số truyền c a cơ cấu lái iLai Tỷ số truyền c a hệ thống lái ix
DANH MỤC BẢNG TT Tên b ng Trang 2.1. nh h ng c a tính chất vật liệu đến hệ số đầy gầu cho các lo i máy xúc khác nhau ............................................................................................................ 10 2.2. Thông số kỹ thuật c a b xúc lật lắp trên m t số lo i máy kéo ......................... 11 3.1. Thông số kỹ thuật máy kéo đa năng Yanmar 3000............................................. 30 3.2. Thông số kỹ thuật c a b xúc lật Yγ510FLH ..................................................... 31 x
DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1. Liên hợp máy xúc lật........................................................................................... 12 2.2. Mô hình đ ng lực h c máy xúc lật chuyên dụng ................................................ 15 2.3. Mô hình đ ng lực h c γ bậc tự do c a máy xúc lật ............................................ 16 2.4. Mô hình đ ng lực h c nâng h b phận xúc lật .................................................. 17 2.5. Liên hợp máy xúc lật di chuyển trên dốc ngang và d c...................................... 18 2.6. Mô hình đ ng lực h c liên hợp máy xúc lật ....................................................... 19 2.7. Mô hình đ ng lực h c máy xúc lật 5 bậc tự do ................................................... 20 2.8. Mô hình đ ng lực h c máy kéo .......................................................................... 21 2.9. Mô hình đ ng lực h c máy kéo di chuyển trên dốc ngang ................................. 22 2.10. Mô hình đ ng lực h c ½ máy kéo theo ph ơng ngang và d c ........................... 22 3.1. Máy kéo đa năng Yanmar 3000 .......................................................................... 30 3.2. Máy kéo sau khi đư lắp b xúc lật Yγ510FLH ................................................... 31 4.1. Mô hình liên hợp máy xúc lật ............................................................................. 36 4.2. Mô hình máy kéo khi chốt liên kết đi qua tr ng tâm cầu tr c .......................... 40 4.3. Mô hình đ ng lực h c máy kéo trong không gian .............................................. 41 4.4. Mô hình liên kết các phần tử liên hợp máy xúc lật ............................................. 42 4.5. Mô hình đ ng lực h c liên hợp máy xúc lật ....................................................... 43 4.6. Mô hình xác đ nh mô men quán tính b xúc lật.................................................. 46 4.7. Xác đ nh mô men quán tính c a đối tr ng .......................................................... 48 4.8. Sơ đ lực tác dụng lên máy trên mặt phẳng ngang ............................................. 50 4.9. Mô hình các lực tác dụng lên liên hợp máy xúc lật khi chuyển đ ng thẳng ....... 55 4.10. Mô hình đ ng lực h c quay vòng c a liên hợp máy xúc lật ............................... 58 4.11. Sơ đ truyền lực c a hệ thống lái cơ khí khi quay vòng trái .............................. 61 4.12. Biên d ng mặt đ ng hình sin ............................................................................ 64 4.13. Xác đ nh đ nghiêng các cầu xe và thân xe ........................................................ 65 4.14. Biên d ng mặt đ ng tiếp xúc v i các bánh xe c a liên hợp máy...................... 66 4.15. Biên d ng mấp mô đơn hình sin ......................................................................... 67 xi
4.16. Mô hình Simulink mô phỏng đ ng lực h c liên hợp máy xúc lật khi chuyển đ ng trên đ ng mấp mô hình sin .......................................................... 68 4.17. Mô hình Simulink mô phỏng đ ng lực h c liên hợp máy xúc lật khi v ợt qua mấp mô đơn .................................................................................................. 68 4.18. nh h ng mấp mô tuần hoàn d ng sin đến gia tốc tr ng tâm và gia tốc lắc ngang thân xe................................................................................................. 69 4.19. nh h ng mấp mô tuần hoàn d ng sin đến các ph n lực pháp tuyến .............. 70 4.20. nh h ng mấp mô đơn đến gia tốc tr ng tâmvà gia tốc lắc ngang thân xe ...... 71 4.21. nh h ng mấp mô đơn đến các ph n lực pháp tuyến ....................................... 72 4.22. nh h ng c a đối tr ng đến tính n đ nh chuyển đ ng c a liên hợp máy xúc lật .................................................................................................................. 75 4.23. Xác đ nh khối l ợng đối tr ng l n nhất cho phép QDtmaxcp ................................. 76 4.24. nh h ng góc nâng cần  đến tính n đ nh chuyển đ ng c a liên hợp máy xúc lật .......................................................................................................... 77 4.25. nh h ng m c t i kQ đến tính n đ nh chuyển đ ng c a liên hợp máy xúc lật......................................................................................................................... 79 4.26. nh h ng vận tốc V đến tính n đ nh chuyển đ ng c a liên hợp máy xúc lật......................................................................................................................... 80 4.27. nh h ng đ chênh biên đ mấp mô đến tính n đ nh chuyển đ ng c a liên hợp máy xúc lật ............................................................................................ 81 4.28. Sơ đ xác đ nh lực bám c a liên hợp máy xúc lật .............................................. 84 4.29. Hình nh thí nghiệm đo lực bám c a liên hợp máy ............................................ 84 4.30. Kết qu đo lực bám c a liên hợp trên nền đất và nền đ ng bê tông ................ 85 4.31. Sơ đ xác đ nh lực c n lăn c a liên hợp máy xúc lật .......................................... 85 4.32. Kết qu đo lực c n lăn c a liên hợp máy trên nền đất và nền bê tông ................ 86 4.33. Sơ đ xác đ nh mô men quán tính khối l ợng c a máy kéo theo trục Y qua tr ng tâm C ................................................................................................... 87 4.34. Sơ đ xác đ nh mô men quán tính khối l ợng c a máy kéo theo trục X, Z qua tr ng tâm C ................................................................................................... 89 4.35. Sơ đ liên kết thiết b đo ..................................................................................... 90 4.36. Worksheet đo và xử lý tín hiệu xác đ nh chu kỳ dao đ ng ................................ 91 xii
4.37. a) Dao đ ng quanh trục Y v i chu kỳ T = 0,7 s b) Dao đ ng quanh trục X v i chu kỳ T = β,7β s .......................................................................................... 91 4.38. Dao đ ng quanh trục Z v i chu kỳ T = 6,7 s ...................................................... 92 4.39. So sánh mô hình lý thuyết và mô hình thực tế .................................................... 93 4.40. Mô hình đ ng h c bánh xe lăn qua mấp mô đơn d ng cung tròn ...................... 94 4.41. Minh h a trắc diện mặt thực tế và mặt đ ng lý thuyết .................................... 96 4.42. Xác đ nh các kích th c bằng thực nghiệm ....................................................... 97 4.43. Sơ đ lắp c m biến laser trên máy kéo ............................................................... 99 4.44. Các v trí cần đo to đ trên máy thực ................................................................ 99 4.45. nh thể hiện cấu hình c a b thu thập dữ liệu.................................................. 100 4.46. Hình nh b c m biến laser đo kho ng cách ..................................................... 101 4.47. Hình nh kết nối thiết b .................................................................................... 101 4.48. Worksheet hệ thống đo trên Dasylab 10 ........................................................... 102 4.49. Hình nh đang trên đ ng thí nghiệm .............................................................. 103 4.50. Worsheet đ c dữ liệu từ file Dasylab ................................................................ 105 4.51. Trắc diện mấp mô lý thuyết và thực tế .............................................................. 106 4.52. Đ th kết qu thí nghiệm số truyền 1 ............................................................... 107 4.53. Đ th biến thiên thông số kiểm ch ng số truyền 1 .......................................... 108 4.54. Đ th so sánh lý thuyết v i thực nghiệm số truyền 1 ................................... 108 4.55. Kết qu thí nghiệm số truyền γ ......................................................................... 109 4.56. Đ th biến thiên thông số kiểm ch ng số truyền γ .......................................... 110 4.57. Đ th so sánh lý thuyết v i thực nghiệm số truyền γ ................................... 110 xiii
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác gi : Ph m Tr ng Ph c Tên lu n án: Nghiên c u n đ nh chuyển đ ng khi làm việc c a liên hợp máy kéo - xúc lật Ngành: Kỹ thuật cơ khí Mư s : 9 52 01 03 Tên cơ s đào t o: H c viện Nông nghiệp Việt Nam M c đích nghiên c u Nghiên c u quá trình t ơng tác đ ng h c và đ ng lực h c liên hợp máy xúc lật khi di chuyển có t i trên đ ng mấp mô, hình thành cơ s khoa h c cho việc đánh giá kh năng di chuyển và điều khiển liên hợp máy; đề xuất gi i pháp c i thiện kết cấu, tính năng, nâng cao tính n đ nh, an toàn và hiệu qu làm việc c a liên hợp máy xúc lật. Ph ơng pháp nghiên c u Luận án đư sử dụng ph ơng pháp nghiên c u lý thuyết kết hợp v i nghiên c u thực nghiệm để kiểm ch ng mô hình trong các điều kiện làm việc thực tế. Trong nghiên c u lý thuyết luận án đư sử dụng ph ơng pháp mô hình hóa để xây dựng mô hình mô phỏng đ ng lực h c liên hợp máy xúc lật, sử dụng trong kh o sát các yếu tố nh h ng đến đ n đ nh chuyển đ ng và tính điều khiển liên hợp máy khi di chuyển có t i trên đ ng mấp mô. Nghiên c u thực nghiệm xác đ nh m t số thông số, hệ số cho mô hình tính toán lý thuyết và kiểm ch ng đ tin cậy c a mô hình mô phỏng. K t qu nghiên c u chính và k t lu n 1) Mô hình đ ng lực h c không gian c a LHM xúc lật đ ợc xây dựng trong luận án đư tính đến t ơng đối đầy đ nh h ng các yếu tố nh kết cấu máy kéo, kết cấu b xúc lật, đ mấp mô mặt đ ng, chế đ t i và tốc đ di chuyển c a LHM đến các chỉ tiêu n đ nh chuyển đ ng. Hệ ph ơng trình vi phân chuyển đ ng (4.1) đ ợc gi i trên phần mềm Matlab-Simulink và đư đ ợc kiểm ch ng bằng thực nghiệm v i đ tin cậy cao, hệ số t ơng quan R 2  0,97  0,98 ; Mô hình có thể phát triển để nghiên c u n đ nh chuyển đ ng cho m t số tr ng hợp nh Mục 4.7. Đây là những cơ s khoa h c để nghiên c u n đ nh chuyển đ ng c a LHM xúc lật các chế đ làm việc khác nhau. β) Đư kh o sát đ ợc nh h ng c a m t số thông số chính đến các chỉ tiêu n đ nh chuyển đ ng c a LHM, từ đó lựa ch n sơ b miền gi i h n giá tr c a các thông số gây nh h ng khi di chuyển đầy t i (QVLdm= 450 kg): Khối l ợng cần thiết c a đối tr ng QDT  450 kg ; góc nâng cần b xúc lật hợp lý   (400 )  (300 ) ; vận tốc chuyển đ ng V < γ km/h; đ chênh biên đ sóng mấp mô mặt đ ng bên ph i và bên trái xiv
h0  0,07 m Kết qu kh o sát cũng cho thấy tính n đ nh h ng đ ợc duy trì, tuy nhiên điều kiện lái nặng hơn nhiều so v i tiêu chuẩn Việt Nam do đó cần thiết b sung hệ thống trợ lực lái th y lực. Đây là những cơ s khoa h c để đề xuất gi i pháp c i tiến kết cấu, lựa ch n chế đ vận hành và khai thác hợp lý LHM (Mục 4.8). γ) Đề xuất m t ph ơng pháp t o mặt đ ng mấp mô trong không gian để kh o sát lý thuyết: Sử dụng hai sóng mấp mô hình sin bên ph i và bên trái có cùng b c sóng SP = ST nh ng lệch pha nhau ( 0  d  0,5S P ) sẽ t o ra đ ợc dao đ ng ngang và dao đ ng d c c a thân xe có tính chất tuần hoàn hình sin nh hàm kích thích đ ng h c c a mặt đ ng hình sin. Mô hình giúp việc phân tích đánh giá tính chất đ ng lực h c c a xe đ ợc thuận lợi hơn nhiều so v i sử dụng SP ≠ ST. 4) Đề xuất m t mô hình nghiên c u thực nghiệm kiểm ch ng dao đ ng không gian c a LHM khi v ợt qua mấp mô đơn v i trắc diện cung tròn, sử dụng m t trắc diện o làm trắc diện lý thuyết t ơng đ ơng. u điểm là bề r ng và chiều cao mấp mô tùy ch n không phụ thu c đ ng kính bánh xe, mô hình dễ chế t o, m t mô hình có thể áp dụng cho các bánh xe có đ ng kính khác vẫn luôn đ m b o bánh xe chỉ tiếp xúc điểm v i mặt đ ng. Mô hình đư đáp ng tốt cho kiểm ch ng dao đ ng máy kéo vì không cần quan tâm đến sự khác nhau giữa đ ng kính bánh tr c và bánh sau. 5) B xúc lật Yγ510FLH cơ b n có thể ng dụng tốt cho các lo i máy kéo công suất trung bình (> 30 Hp) hiện có t i Việt Nam (c i tiến hoặc chế t o lắp đặt m i) v i chi phí đầu t thấp, phù hợp v i điều kiện sử dụng cũng nh công nghệ chế t o máy c a Việt Nam. xv
THESIS ABSTRACT PhD candidate: Pham Trong Phuoc Thesis title: Research on motion stability when working of the tractor – wheel loader complex. Major: Mechanical engineering Code: 9 52 01 03 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research objectives The research was conducted to study the interaction process of kinematics and dynamics when moving with a load on the bumpy road and form a scientific basis for assessing the ability to move and control the tractor – wheel loader complex; meanwhile proposed some solutions to improve the structure, features and improve the stability, safety and working efficiency of the tractor – wheel loader complex. Research methods The theoretical and experimental research methods were used in this thesis in order to verify the model in actual working conditions. In the theoretical research, the researcher has used not only modeling method to build a dynamic simulation model of the tractor – wheel loader complex but also survey to find some factors affecting the motion stability and the controllability of the combined machine control when moving with load on bumpy road. In the experimental research, the researcher determined some parameters and coefficients for the theoretical model and verified the reliability of the simulation model. Main research results and conclusions 1) The general dynamic model of the tractor – wheel loader complex was built which influenced many factors such as tractor structure, loader structure, road surface roughness, load mode and speed of the tractor – wheel loader complex. The differential equations of motion system (4.1) is solved on Matlab-Simulink software and has been experimentally verified with high reliability, correlation coefficient ; The model can be developed to research motion stability for some cases like Section 4.7. These are the scientific basis to study the motion stability of the tractor – wheel loader complex in different working modes. 2) The research was investigated with the influence of some main parameters to the stability criterias of the tractor – wheel loader complex, thereby range of values of xvi
influencing parameters when moving at full load (QVLMax= 450 kg): neccessary mass of counterweight QDT = 450 kg; reasonable lifting angle of the loader = -400 ÷ -300; moving speed V < 3 km/h; difference in amplitude of waves on the right and left side of the road surface h0  0, 07 m . The survey results also showed that the directional stability was maintained, but the driving conditions were much heavier than Vietnamese standards, so it is necessary to install a hydraulic power steering system. These are the scientific bases to propose solutions to improve the structure, select the operating mode and rationally exploit the tractor – wheel loader complex (Section 4.8). 3) A method was proposed to creat bumpy road surface in space for theoretical investigation: Using two right and left sine wave undulations with the same wavelength SP = ST but out of phase 0  d  0, 5S P ) which will generate the lateral and longitudinal oscillations of the vehicle body have sinusoidal periodicity as the dynamic excitation function of the sinusoidal road surface. The model helps to analysis and evaluation of dynamic properties of the machine complex much more convenient than using SP ≠ ST. 4) The experimental research model was proposed to verify the spatial vibration of the tractor – wheel loader complex when overcoming a single bumpy with a circular profile, using a virtual profile as the equivalent theoretical profile to investigate the theory. The advantage of this model is the optional bump width and height do not depend on the wheel diameter, the model is easy to build, a model that can be applied to wheels have other diameters while ensuring the wheel is only in contact point with the road surface. The model responded well to verify the tractor – wheel loader complex vibration because the difference between the front and rear wheel diameters did not need to be taken into account. 5) The basic Y3510FLH wheel loader can be applied well to the mid-size tractors (>30 Hp) in Vietnam currently (improvement or new production and installation) with low investment cost and suitable for use conditions as well as machine manufacturing technology in Vietnam. xvii
PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TệNH C P THI T C A Đ TĨI Cơ gi i hóa trong s n xuất nông nghiệp có vai trò quyết đ nh t i nâng cao hiệu qu s n xuất, gi m t n thất trong thu ho ch nông s n, gi m s c lao đ ng… V i những nhu cầu ngày càng cao về máy, thiết b cho s n xuất nông nghiệp tập trung, quy mô l n, trong th i gian qua m c đ trang b máy, thiết b nông nghiệp ngày càng tăng c về số l ợng, ch ng lo i, cỡ công suất…, trong đó máy kéo nông nghiệp đa năng có số l ợng hơn 400 nghìn máy v i t ng công suất kho ng 5 triệu mã lực, trong giai đo n 2011-2021, số l ợng máy kéo các lo i tăng 60% (T ng cục Thống kê, 2021). Tuy nhiên, do s n xuất nông nghiệp có tính th i vụ đặc thù, các khâu công việc có khối l ợng l n ph i thực hiện và hoàn thành trong th i gian ngắn nên máy nông nghiệp cần trang b có số l ợng l n, nh ng th i gian sử dụng không dài, trong đó máy kéo đa năng là ngu n đ ng lực đ ợc sử dụng ph biến trong s n xuất nông – lâm nghiệp, có kh năng kết nối và truyền đ ng v i nhiều lo i máy công tác để thực hiện các công việc khác nhau, nh ng hiện t i ch yếu sử dụng trong khâu làm đất, th i gian thực hiện công việc kho ng 2 - γ tháng/năm, có hiệu suất sử dụng máy rất thấp, ch a khai thác đầy đ các tính năng c a máy kéo. Bên c nh đó trong nhiều công việc c a s n xuất nông nghiệp nh san lấp mặt bằng, chuyển vật liệu (cát, đá sỏi, lúa, ngô, th c ăn chăn nuôi..), d n dẹp đ ng ru ng, chu ng tr i chăn nuôi, thu gom phế phụ phẩm nông nghiệp, chất th i chăn nuôi, có khối l ợng công việc l n cần cơ gi i hóa, nếu sử dụng máy kéo liên hợp v i b công tác xúc lật để thực hiện các công việc này sẽ tăng hiệu suất sử dụng máy kéo, gi m chi phí đầu t (chỉ cần trang b máy công tác). Nh vậy để khai thác sử dụng các tính năng hiện có c a máy kéo, bên c nh các vấn đề c i tiến kỹ thuật công nghệ, việc m r ng ph m vi làm việc thông qua sự liên hợp v i nhiều lo i máy công tác khác nh xúc lật, khoan hố tr ng cây, băm cắt cây làm th c ăn cho gia súc, xử lý thực bì..vv, là gi i pháp cần thiết, kh thi và hợp lý góp phần c i thiện tính năng, nâng cao hiệu qu khai thác sử dụng máy kéo. Từ các yêu cầu thực tiễn đó, trên th tr ng Việt Nam đư xuất hiện m t số mẫu máy xúc lật đ ợc phát triển từ máy kéo nông nghiệp v n năng cỡ công suất 1